一种压裂液及压裂方法与流程

本发明涉及一种压裂液及压裂方法，尤其涉及一种不需要额外添加支撑剂的压裂液及压裂方法，属于石油开采技术领域。

背景技术：

水力压裂技术是开发致密砂岩储层和页岩储层最为常用的增产措施，压裂方式的选择对单井产量具有重要影响。

现场常规压裂一般采用水基压裂液进行压裂作业，泵注时先使用滑溜水压裂，再使用携砂液压裂并支撑裂缝。常规水力压裂在深部地层需要高破裂压力和完整的支撑剂导流通道。因此，常规水力压裂对开发深部储层的局限性较大。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种既能提高破裂压力，又能起到支撑作用，无需额外添加支撑剂，保证导流通道的完整性的压裂液。

为了实现上述技术目的，本发明首先提供了一种压裂液，该压裂液为膨胀剂与水的质量比为1:1-1:4的膨胀剂水溶液，该压裂液可以用于压裂中层及深层致密砂岩储层和页岩储层，不需要额外添加支撑剂。

本发明的压裂液采用的膨胀剂随时间的延长，能够提供更大的压力，增加裂缝宽度和裂缝扩展速率，还可以产生复杂裂缝，达到油气增产提速的目的。

本发明又提供了一种中层及深层致密砂岩储层和页岩储层的压裂方法，该压裂方法采用膨胀剂水溶液作为压裂液，不需要额外添加支撑剂。

本发明的压裂方法，采用膨胀剂水溶液作为压裂液，既能提供高破裂压力，与二氧化碳反应后生成的碳酸钙可作为支撑剂，保证了导流通道的完整性。

本发明的压裂方法中，采用的膨胀剂随时间的延长，可以提供更大的压力，增加裂缝宽度和裂缝扩展速率，还可以产生复杂裂缝，达到油气增产提速的目的。

附图说明

图1为本发明实施例1中的压裂方法的示意图。

图2为本发明实施例1中的砂岩试件结构示意图。

图3为本发明实施例1中的应变时间曲线。

主要附图符号说明：

1压裂液存储罐2二氧化碳存储罐3压裂车组4信号检测车5增压车6高压管汇7井口设备8井筒

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

压裂液是指由多种添加剂按一定配比形成的非均质不稳定的化学体系，是对油气层进行压裂改造时使用的工作液，它的主要作用是将地面设备形成的高压传递到地层中，使地层破裂形成裂缝并沿裂缝输送支撑剂。

携砂液，指携带支撑剂(如石英砂粒、瓷球等)的一种压裂液。

在本发明的一具体实施方式中，提供了一种中层及深层致密砂岩储层和页岩储层的压裂方法，该压裂方法采用膨胀剂水溶液作为压裂液，不需要额外添加支撑剂。

具体地，本本发明一具体实施方式中的压裂方法，具体可以包括以下步骤：

将作为压裂液的膨胀剂水溶液注入到注入井中，当泵注压力达到破裂压力后，继续注入3min-10min；

注入二氧化碳，达到设计排量后，停止泵注，完成压裂。

更进一步地，当泵注压力达到破裂压力后，继续注入4min、5min、6min、7min、8min、9min。

其中，通过检测注入压裂液过程中的声发射信号，确定泵注压力是否达到了破裂压力。本领域技术人员，可以按实际地层应力状态自行确定破裂压力。

更具体地，压裂液的注入速度可以为0.7m³/min-2m³/min；更进一步地，压裂液的注入速度可以为1m³/min-1.5m³/min。比如，压裂液的注入速度为1.2m³/min、1.8m³/min。

另外，注入的二氧化碳达到设计排量后，二氧化碳与压裂液(膨胀剂水溶液)反应，生成碳酸钙，生成的碳酸钙作为支撑剂，形成高导流通道，因此，不需要额外添加支撑剂。其中，设计排量指二氧化碳的注入量，排量与压裂液的注入量有关，足量的二氧化碳与压裂液反应生成碳酸钙作为支撑剂，根据此化学过程确定二氧化碳的注入量。

其中，采用的压裂液为膨胀剂与水的质量比为1:1-1:4的膨胀剂水溶液。具体地，压裂液中膨胀剂与水的质量比可以为1:2、1:3。

在本发明的一具体实施方式中，采用的膨胀剂可以为氧化钙(cao)类、钙矾石类及氧化镁(mgo)类膨胀剂。其中，硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂兼具氧化钙类和硫铝酸钙类膨胀剂的特点。比如，采用的膨胀剂为hsca型膨胀剂。

在本发明的另一具体实施方式中，提供了一种压裂液，该压裂液为膨胀剂与水的质量比为1:1-1:4的膨胀剂水溶液。具体地，压裂液中膨胀剂与水的质量比可以为1:2、1:3。

具体地，采用的膨胀剂为hsca型膨胀剂。

本发明的压裂液可以用于压裂中层及深层致密砂岩储层和页岩储层。

实施例1

本实施例提供了一种压裂方法，如图1所示，该压裂方法可以包括以下步骤：

配置膨胀剂水溶液(质量比为1:3的hsca型膨胀剂和水)，安装井口，连接压裂液存储罐1、二氧化碳存储罐2、压裂车组3、信号检测车4、增压车5、高压管汇6、井口设备7；

试压合格后，通过高压管汇6开始泵注前置液，先使用压裂车组3将低粘度压裂液泵入井筒8，同时开启信号检测车检测压裂液泵入过程中声发射情况，当泵入压力达到破裂压力后，继续泵液2min，关闭压裂车组3的注入泵；

使用增压车泵入二氧化碳，二氧化碳与压裂液反应后生成的碳酸钙作为支撑剂，形成高导流通道，达到设计排量后，停止泵注，完成压裂。

在室内条件下，以20cm×20cm×10cm砂岩试件模拟压裂过程，在试件中心钻取直径2.5cm圆孔，在孔内壁贴上轴向和圆周方向应变片以监测变形，粘贴方式如图2所示，在试件三个方向分别加上4mpa-2mpa-0mpa围压，注入调配好的膨胀剂水溶液(质量比为1:3的hsca型膨胀剂和水)，监测随时间增加应变变化情况，如图3所示。由图3中，圆周方向应力为y轴值，时间为x轴值，曲线中t＝7.5h处下落原因为砂岩破裂产生宏观裂缝，可以看出随时间增加膨胀剂压力逐渐增加，砂岩试件变形增大直至破坏。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种压裂液及压裂方法。该压裂液为膨胀剂与水的质量比为1:3的膨胀剂水溶液。该压裂方法采用膨胀剂水溶液作为压裂液，不需要额外添加支撑剂。本发明的压裂液用于压裂中层及深层致密砂岩储层和页岩储层。本发明的压裂方法，采用膨胀剂水溶液作为压裂液，可以提高破裂压力，且与二氧化碳反应生成的碳酸钙可作为支撑剂，保证了导流通道的完整性。

技术研发人员：张广清;王普;聂元训;周大伟
受保护的技术使用者：中国石油大学(北京)
技术研发日：2018.08.13
技术公布日：2019.01.04